电力系统通信规约培训共66页

RS-232C接口标准


在 串 行 异 步 通 信 接 口 中 ， 应 用 最 为 广 泛 的 当 属 RS232C 接 口 。 这 是 电 子 工 业 协 会 （ EIA, Electronic Industry Association）于1969年为解决数据终端设备 （DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口问题而发 表的推荐标准。 该标准一方面规定了接口的电气特性，包括信号的逻 辑电平、最高数据传输率、发送和接收电路的特性等 规定；另一方面规定了接口的机械特性，包括用于连 接的插头、插座的尺寸、插脚数，引脚分配、插脚与 插孔的尺寸等；另外该标准还对信号的功能进行了描 述，包括对各信号的名称、方向和相互关系的说明。
异步通信的特点-2



异步通信不需要位同步措施，因而它的发送器和接 收器的硬件设计都比较简单，但这同时也带来了传 码效率较低的问题（在异步方式下，每传送一个字 符至少需要传送20％的额外控制信息）。 另外在抗干扰性能方面与同步方式相比，也稍差一 点，尤其当干扰发生在启动位附近时，有可能导致 误启动（即误同步），会产生比较严重的后果。 但由于异步通信的简单易行、通用性好、软件编制 相对简单等优点，异步通信方式在计算机数据通信 当中应用的还是十分广泛的。
异步方式与同步方式比较，具有电路简单、不需要位同 步措施、通用性好等优点。 由于异步通信方式是把传输的字符看作一个独立的信息 单位，每个字符在信息流中出现的相对时间是任意的， 所谓异步就是针对这一点讲的。而每个字符中的各位， 则以固定的时钟频率传送。为此在进行数据传输时，它 必须为每个字符都加上启动位、停止位和奇偶校验位 （如果需要），构成一个完整的通信字。 因此这种协议是以通信字符为单位的起止通信协议，其 实质是在字符内部是同步的，而在字符之间是异步的。

次加1。 Num：信息体的数目
21
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常用传输原因
传输原因
3 5 6 7 8 9 10 20 21－36 37 38－41
用法
突变信息 请求、被请求 激活 激活确认 停止激活 停止激活确认 激活终止 响应站总召唤 响应第1组召唤－响应第16组召唤 响应计数量 响应第1组计数量－响应第4组计数量
索引
0x68 Len Len 0x68 Link Control Link Address Application Data Check Code 0x16
可变帧长
长度 含义
类型标识 1 什么类型帧？
可变结构限 1 如何解析？ 定词
传输原因
1 什么原因传 输？
应用层公共 1 什么地址？ 地址域
信息体地址 2 那个数据点？
31
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请求用户数据
10 5A/7A
01 5B /7B
16
主站：请求1级数据
10 5B/7B
01 5C /7C
16
主站：请求2级数据
32
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延时采集和设定
33
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时钟同步
34
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遥测归一化值
1.数据的一种离散表示方法，可保证数据精度。
2.可用公式：
IEC规约入门培训
1
培训大纲
1. IEC规约简介 2. IEC-101规约 3. IEC-104规约 4. 集中答疑
2
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培训大纲
IEC规约简介
3
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IEC主要规约
IEC规约
适用范围
IEC-101 IEC-102

值在0.8~1.5V范围间变化，正电位表示逻辑1， 负电位表示逻辑0
2014年智能供用电系统公司工 程部培训
RS422对接示意图
A
收+
收-
发+
发-
屏蔽
……
收+
B
收-
发+
发-
C ……
2014年智能供用电系统公司工 程部培训
RS485接口标准
半双工（可1对多总线形式），需要使能端切换 收发
一般常见为2线制（正端、负端） 传送距离一般在1000M以内 信号以信号传输线+-间的电压值来反映，电压
2014年智能供用电系统公司工 程部培训
目前常用规约及接口方式:
➢CDT（串口、主动上送式） ➢MODBUS_RTU（串口、问答式） ➢IEC103（串口、问答式） ➢IEC104（培训
4、通讯规约的特点：
4.1 循环式规约的特点:(循环数字传送方式为远动装置
“方式，通道占用率太高，投资大。如有下 行信号，则需要用上、下行两条通道。 ➢由于不断传送数据，使通道上的数据流量相 当大，对通道传送的正确性要求较高，传送 中的误码率相对较严重。
2014年智能供用电系统公司工 程部培训
4.2问答式规约的特点： 近期发展并使用的通
信方式 ，以主站端为主， 依次向各个RTU发出查 询命令，各RTU根据查 询命令进行回答，回答 信息串长度是可变的。
早期发展使用的方式)
➢ 数据格式在发送端与接收端事先约定好，以 帧的形式传送，按时间顺序首先发一个起始 同步帧，然后依次发送控制帧和信息帧，这 样，连续循环发送，周而复始。主站端在收 到信息后，首先检出同步码，然后按约定的 时间先后顺序，判断是哪一个遥测量、遥信 量或其他信息等。

• 广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。结点交换 机执行将分组存储转发的功能，结点之间都是点对点连接，但为了提 高网络的可靠性，通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。
• 由于广域网的造价较高，一般都是由国家或较大的电信公司出资建造。
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• 广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离传输主机所发 送的数据。连接广域网各结点交换机的链路都是高速链路，其距 离可以是几千公里的光缆线路，也可以是几万公里的点对点卫星 链路，通信容量必须足够大。
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振幅
单极性不归零码
√
时间
1100101011
振幅
曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
FSK载波 振幅
时间
√
振幅 FSK
时间
√
1100101011
振幅
差分曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
ASK载波
√
时间
振幅
PSK（DPSK）载波
时间
√
振幅
PSK
√
时间
1100101011
振幅
• 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件。相距较远的局域网 通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网。
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光纤通信简介
• 光的折射，反射和全反射 • 光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处 会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过 某一角度时， 折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光 的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。 光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

电力规约培训
培训目标
• 掌握ＩＥＣ６０８７０－５传输规约的基 本标准和配套标准（基本目标）
• 根据规约文本能理解、掌握任何通讯规约
• 调度 • 远动
背景知识
调度的分层控制
• 电力系统调度中心典型分层结构:
主调度中心 区域调度中心 地区调度中心
我国电网分层控制示意图
枢纽变电站 换流站
枢纽变电站 换流站
格式ＦＴ１.１
• L, 长度域范围: 0一127
L_指 包 括 控制域和地址域在内的用户数据的八位位组数
• C一控制域 • A一地址域，选用 •注 • 1 这里没有特定的固定长度的帧。可变帧长的帧适用于各种情况 • 2 阴影区已在GB/T 18657.1中定义 • 无 阴 影 区如GB/T 18657.1 指出的是“用户数据”
人类交流的通讯规约
• 传输通道（听觉、视觉、触觉等） • 字、词、动作、点、划等 • 组合规则
理想的系统
• 过程变量的状态和它在远动系统数据库中 的镜像没有差别。即数据能无时延、无差 错的传输。
电力传输规约
• 基本标准 • 配置标准 • 包括物理层、链路层、应用层
基本标准
• 传输帧格式 • 链路传输规则 • 应用数据的一般结构 • 应用信息元素的定义和编码 • 基本应用功能
• FT 3 级 别帧格式用于数据完整性要求特别 高的系统。
ＩＥＣ６０８７０－５－２
链路传输规则
内容
• 范围和对象 • 标准传输帧的格式和结构 • 服务原语和传输过程要素 • 非平衡传输 • 平衡传输
范围和对象
• 本 标 准 适用于以比特串行数据传输的远动 设备和系统，用以对地理上广泛分布过程 进行监视和控制
• L一长度域范围:0-255

远动信号是脉冲序列。为使它能和话音信号同时传输，需经过调制解调器将脉冲信号调制在远动信号频段内的音频上，然后才能送入载波机的远动入口。所以，对电力线载波机而言，远动信号是指已调的音频信号，通常采用频移键控（FSK）方式传输，2.220kHz±30Hz, 或3.660kHz±30Hz等呼叫信号也是采用FSK方式传输。 远方保护信号也是音频信号。远方保护装置在发生电力事故时，需要可靠地将信号传送到远方。一般这种信号的传输时间极短，因此经常在传输远方保护信号时，先停送话音、远动、呼叫信号，等远方保护信号传完后，再继续传送其它信号。这是一种时间交替传输的复用方法，由于时间极短，并不影响其它信号的传输，同时可以全功率传输远方保护信号，确保保护信号的可靠性。
线路阻波器GZ串接在电力线路和母线之间，是对电力系统一次设备的“加工”，故又称“加工设备”，加工设备的作用是通过电力电流、阻止高频载波信号漏到变压器和电力线分支线路等电力设备，以减小变电站和分支线路对高频信号的介入损耗及同一母线不同电力线路上高频通道。 结合设备连接载波机与输电线，它包括高频电缆，作用是提供高频信号通路。 输电线既传输电能又传输高频信号。
在以数字微波通信、卫星通信为主干线的覆盖全国的电力通信网络已初步形成、多种通信手段竟相发展的今天，电力线载波通信仍然是地区网、省网乃至网局网的通信手段之一，仍是电力系统应用区域最广泛的通信方式，仍是电力通信网重要的基本通信手段；从理论研究，到运行实践，都取得了可喜的成效。
(1) 电力线载波无论是在所具有的规模范围、装机数量还是在从事人员数量上，都是空前的。 (2) 电力线载波通信综合业务能力有了很大的发展。 (3) 载波技术装备水平有了很大提高。 (4) 理论研究成果卓著。
载 波 机 A
载 波 机 B

测试 10.一致性测试
映射到实际通信网络 8－1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3 9－1 通过单向多路点对点串行通信链路采样 9－2 ISO 8802-3 上的采样值
数据通信协议适用范围
• 远动通信协议、计算机数据通信协议、 变电站数据通信协议各有其适应范围， 也可以交叉使用。控制中心之间一般用 IEC 60870-6 系列；发电厂与控制中心之 间一般采用IEC 60870-5系列；也可采用 IEC 60870-6 系列；变电站与控制中心之 间一般采用IEC 61850-7系列；也可采用 IEC60870-6 系列或IEC 60870-5系列。
电力市场迫使通信系统降低费用，避免多种不 兼容的标准和互相竞争的标准出现；同时在整 个电力系统制定统一协调的体系结构既有利于 用户，也有力于制造商。
IEC60870-5系列
• IEC TC57 WG03（远动规约）
• 基本标准（共分5篇）
第 一篇 第 二篇 第 三篇 第四篇 第 五篇
60870-5-1 60870-5-2 60870-5-3 60870-5-4 60870-5-5
▪ 先进性：
采用ACSI、SCSM、OO的技术 采用抽象的 MMS 作为应用层协议 自我描述，在线读取/修改参数和配置 采用XML语言来描述变电站配置
▪ 完整性
适用对象几乎包括了变电站内所有IED、例如： 常规的测控装置、保护装置、RTU、站级计算机 可选的同期、VQC装置 未来可能广泛使用的数字式一次设备如PT、CT、开关
第二部分 IEC 61970 （ EMS—API )
IEC TC57 WG13工作组负责制定能量管理 系统的应用程序接口（ EMS—API )，即 IEC 61970系列标准

该方式技术要求不高，采用字符收发同步，收发两端的时钟因误 差不会累积而允许有较大的误差。
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第一节 数据通信概述
六、数据通信的基本方式
同步通信
异步通信中，每一个字符用起始位和停止位作为开始和结束的标志。当一
个字符为8位数据，起始位和终止位至少各占1位，实际传送信息的效率最 多80％。
主要质量指标
❖ 有效性：在给定的信道内能够传 输信息内容的多少
❖ 可靠性：在给定的信道内接收 到信息的准确程度
码元传输速率
差错率
码元传输速率被定义为每秒钟传送码元的数目，单位为波
特(Baud)；信息传输速率被定义为每秒钟传送信息量，
单位为比特/秒(bit/s)。
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第一节 数据通信概述
传送大量数据时，为提高传送效率，采用一个数据块共用一个同步字作为 起始位的格式，叫同步通信方式。
此时，发、收双方必须保持严格的码元同步，以双方规定的同步字符作为一
帧（数据块）的开始和结束。
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第一节 数据通信概述
七、传输规约的分类
通信规约或协议(Protocol)是指通信双方必须共同遵守的一种约定，约
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第一节 数据通信概述
一、数据通信系统模型
（5）信道是信号传输的通道，有光纤信道、微波信道、复用电力线载 波信道等。信道中存在着各种类型的干扰——噪声源。
（6）解调（Demodulation）是从调制的载波信号中将原调制信号复原的过程。对于
二元制键控移频和键控移相而言，解调的作用是把从信道接收到的两种不同频率或两种不
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第一节 数据通信概述
四、数字信号的调制与解调